JPH07107609A - 姿勢制御付集電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】集電装置１７の走行方向前側の車体１８に圧力
センサ７を装備し、それら圧力センサ７の出力信号から
トンネル突入、突出または、トンネル内での車体のすれ
違い時における集電体３に作用する揚力を小さくなるよ
うに、集電装置１７を姿勢制御する。 【効果】本発明により、トンネル突入、突出時およびす
れ違い時に、集電装置を姿勢制御することによって、集
電体に作用する大きな揚力を抑制することができるの
で、高速安定集電性能の向上を図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】集電装置に生じる流体力が、集電
性能に悪影響を与える速度で走行する鉄道車体に、好適
な集電装置を提供することにある。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電力を動力源とする鉄道車体
は、架線を介して接触集電する集電装置を車体屋根上に
装備している。この種の集電装置は、車体が高速走行す
る時に、集電装置に作用する揚力などの流体力の変化
が、架線を必要以上に大きく押し上げたり、反対に架線
から集電装置が離れる離線などを引き起こす等の問題を
発生させてきた。そして、それらによって集電性能が著
しく低下し、車体の高速安定走行に支障をもたらしてい
る。

【０００３】この問題点に対し、従来型の細長い構成部
材を組み上げて構成された集電装置の枠組みに断面が弓
張月状の翼を装備し、その翼に働く下向きの揚力を利用
して必要以上の架線への押し上げ力を抑制する鉄道車体
用パンタグラフが特開昭63−186504号公報に、また、断
面が上方に凸な曲面を形成した弓張月または台形状の翼
により集電装置の架線への押し上げ力を制御する鉄道車
体用パンタグラフが特開昭63-310302号公報に開示され
ている。

【０００４】一方、車体の高速化に伴って増大する空力
騒音は、車体の速度の６〜９乗に比例して増大する。こ
のため、低騒音化対策を講じることなく運転速度を300
km/h以上として走行すれば、集電装置から大きな空力騒
音が生じ、環境基準（ 75 dB(A)）以上の騒音となり、
鉄道沿線の環境を著しく損ねることになる。

【０００５】従って、集電装置から生じる空力騒音を低
減する手段として、従来より集電装置の前後にカバーを
設置する方法が採られてきた。しかし、カバーから発生
する騒音も大きくなり、且つカバーによる走行抵抗も著
しく増大する傾向にある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記各公開公報に開示
されている集電装置は、車体の高速走行時に集電装置に
働く流体力を抑制し、集電性能の向上を図ろうとするも
のである。しかし、上記公開公報に開示された技術で
は、例えば300km／h以上で高速走行する集電装置に要求
される安定した集電性能と、集電装置の低騒音化を同時
に満足することは困難であった。

【０００７】例えば、枠組みに取り付けられた翼に働く
下向きの揚力を利用して、集電装置の架線への押し上げ
力を一定に保ったとしても、騒音上の観点から、従来型
の集電装置単体では現在運行している 220 km/h 前後の
高速走行が限界である。また、集電装置の前後にカバー
を設置することにより低騒音化を図れば、カバー下流の
複雑な流れの中に集電装置が置かれることになるので、
下枠に取り付けられた翼に働く揚力も不安定となり、所
定の安定した集電性能を期待することは難しい。

【０００８】また、特にトンネル突入、突出時及びトン
ネル内でのすれ違いでは、急激でかつ複雑な流れの変化
に伴う大きな揚力変動が生じた場合には、架線に追従で
きず安定した集電が行えない状況が生じる。更に駅や架
線柱等の構造物の側を通過するとき時や、突風を受けた
時等による気圧変動等によっても安定集電を損なう場合
がある。

【０００９】本発明の目的は、トンネル突入、突出時お
よび、トンネル内での車体のすれ違い及び駅等の構造物
近接時や突風を受けた時等の気圧変動時に生じる集電装
置周りの空気の変化に起因する集電性能の低下を防止す
る機構を有した低騒音で且つ姿勢制御の可能な集電装置
を達成することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的は、集電装置に
おいて、給電体から電力を集電する集電部を備え、集電
部の車体に対する迎角を調整する姿勢制御手段を備える
ことにより達成される。

【００１１】また給電体から電力を集電する集電部と、
集電部を車体に対して絶縁支持する絶縁体と、給電体に
対して集電部を追従させるための追従手段と、集電部で
集電した電力を車体側へ供給する導電部とを備える集電
装置において、集電部の車体に対する迎角を調整する姿
勢制御手段と、姿勢制御手段を制御する制御装置を備え
てもよい。

【００１２】制御装置は、集電部に作用する揚力変動情
報に基づき、姿勢制御手段を制御するものである。

【００１３】また給電体から電力を集電する集電部と、
集電部を車体に対して絶縁支持する絶縁体と、給電体に
対して集電部を追従させるための追従手段と、集電部で
集電した電力を車体側へ供給する導電部とを備える集電
装置において、集電部の給電体に対する迎角を調整する
姿勢制御手段と、姿勢制御手段を制御する制御装置を備
え、姿勢制御手段は集電部に作用する揚力変動情報に基
づき、集電部の迎角を小さくするようにしてもよい。

【００１４】集電部は、給電体に接触する摺り板を備え
るものであって、摺り板の給電体側の曲率が、姿勢制御
手段の回転中心から給電体までの距離を半径とする曲率
と同程度であればよい。

【００１５】集電装置は、集電装置より走行方向前側の
車体の所定の位置に１つ以上複数個配置され、集電部に
作用する揚力変動情報を検知するための圧力センサを備
えればよい。

【００１６】集電部に作用する揚力変動情報は、集電装
置より走行方向前側の車体の所定の位置に配置された１
つ以上複数個の圧力センサの出力信号が少なくとも１つ
しきい値を越えることにより求めてもよい。

【００１７】集電部に作用する揚力変動情報は、速度情
報、車体の運行状況および路線情報から算出されるもの
であってもよい。

【００１８】集電部に作用する揚力変動情報は、集電装
置より進行方向前側の車体の所定の位置に配置されたト
ンネル自身を検知する１つ以上複数個のセンサからの出
力信号であってもよい。

【００１９】また上記目的は、給電体から電力を集電す
る集電部と、集電部を車体に対して絶縁支持する絶縁体
と、給電体に対して集電部を追従させるための追従手段
と、集電部で集電した電力を車体側へ供給する導電部と
を備える集電装置において、給電体から車体側へ揚力が
作用するように、集電部の給電体長手方向の垂直断面形
状を非対称凸型とすることにより達成される。

【００２０】また給電体から電力を集電する集電部と、
集電部を車体に対して絶縁支持する絶縁体と、給電体に
対して集電部を追従させるための追従手段と、集電部で
集電した電力を車体側へ供給する導電部とを備える集電
装置において、集電部は給電体側から俯瞰した形状が三
角形状で且つ、その頂点が車体の進行方向前側であり、
給電体長手方向の断面形状を翼型形状とすることにより
達成される。

【００２１】また集電部は、給電体から俯瞰した形状が
菱型形状で且つ、給電体長手方向の断面形状を楕円形状
とするか、給電体から俯瞰した形状が菱型形状で且つ、
給電体長手方向の断面形状を楕円形状とするか、給電体
側から俯瞰した形状がＶ字型で且つ、その頂点が車体の
進行方向前側であり、給電体長手方向の断面形状を楕円
形状としてもよい。

【００２２】また給電体から電力を集電する集電部と、
集電部を車体に対して絶縁支持する絶縁体と、給電体に
対して集電部を追従させるための追従手段と、集電部で
集電した電力を車体側へ供給する導電部とを備える集電
装置において、絶縁体及び／又は導電部は、軸部と、そ
の軸部の軸方向所定位置に円盤状の張出し部を複数備え
るものであって、軸部は軸部の両端付近の径を基準径と
してこの基準径に対し大きい部分を有するか、前記基準
径に対し小さい部分を有するものであればよい。

【００２３】また絶縁体及び／又は導電部は、軸部と、
その軸部の軸方向所定位置に円盤状の張出し部を複数備
えるものであって、車体進行方向の断面形状が、略十字
形状であってもよい。

【００２４】

【作用】本発明によれば、１編成１６車体上に設置され
ている２つ以上の集電装置より進行方向前側の車体の所
定の位置に揚力変動情報検知用の１つ以上複数個の圧力
センサを装備することにより、車体がトンネルに突入、
突出または、トンネル内での車体同士のすれ違い時に生
じる圧力センサの出力信号があらかじめ決められたしき
い値 Ｐi 以上であれば、進行方向後側の車体に搭載さ
れた２つ以上の集電装置の姿勢角度を、集電体に急激な
定常揚力およびその変動が生じないように前傾または後
傾させるように姿勢制御する。従って、集電体に作用す
る流体力を低減させることが可能となり、給電体に接触
し集電する集電体の給電体に対する接触力変動を小さく
抑制し、高速走行時における集電性能の低下を防ぐ。

【００２５】また、揚力変動情報としては上記のような
トンネル情報の他に、駅や架線支柱通過時及び突風を受
けた時等の気圧変動がある。

【００２６】また、絶縁体または導電体の形状を長手方
向に同一寸法とせず寸法変化させることにより、進行方
向の下流において絶縁体または導電体を通過した気流が
乱れ、２次元流れ場を形成できなくなるため低騒音化が
図れる。

【００２７】

【実施例】図１〜図２９により本発明の実施例を説明す
る。

【００２８】本発明の第１実施例を図１〜図５により説
明する。

【００２９】図１に、本発明による本集電装置を搭載し
た高速車体の外観図を示し、図２に、集電装置の斜視図
を示す。本集電装置は、給電体１から電力を集電体３を
介して接触集電し車体１８側へ供給するものであり、床
下および台車周りの低騒音化対策が施された車体１８屋
根上に、丘陵状のドーム２０を介して搭載されている。
ドーム２０の中には、後述するが、トンネル突入、突出
時およびトンネル内における車体のすれ違い時におい
て、集電装置１７を姿勢制御する駆動機構１３が格納さ
れている。非集電時には、集電装置１７の下部に設けら
れた回転支点を中心に、集電体３、碍子製でロッド状の
絶縁体４、同じく碍子製でロッド状であり絶縁皮膜付の
導電体５等からなる集電装置１７をドーム２０内に倒し
こむことにより、格納する構造としている。

【００３０】また、圧力センサ７は、集電装置１７より
進行方向前側の車体の所定の位置に取り付けられてお
り、その出力を駆動機構１３に入力している。

【００３１】図３に集電装置の駆動機構１３およびその
周辺機器を示す。駆動機構１３は、圧力センサ７の出力
信号を取り込み集電装置１７に回転姿勢動作を与えるた
めのものであり、動アンプ８、制御装置９、サーボアン
プ１０、サーボ弁１１、油圧源１２、駆動装置６等から
成る。動アンプ８は、１つ以上複数個の圧力センサ７か
らの出力信号を増幅するとともに、ノイズを除去するた
めの機器である。以下に、圧力センサ７が出力信号を発
信した後、集電装置１７を車体進行方向２５に対して、
前傾させる姿勢制御の過程を説明する。集電装置１７よ
り走行方向前側の車体の所定の位置に１つ以上複数個の
圧力センサ７を装備し、その圧力センサ７からの出力信
号は動アンプ８へ送られる。動アンプ８に送られ増幅さ
れた各信号は、集電装置の目標姿勢制御量を算出するた
めに制御装置９へ送られる。制御装置９内では、動アン
プ８を介して取り込まれた各種の情報から、集電装置１
７の姿勢制御を行うために必要な駆動機構１３の目標移
動量を算出する。

【００３２】制御装置９での演算により得られた目標移
動量に相当する出力信号は、サーボアンプ１０を介して
サーボ弁１１に入力され、サーボ弁１１を作動させる。
サーボ弁は油圧源からの油を制御し、駆動装置６を目標
移動量変位させことにより、集電装置１７に車体進行方
向に角度θで前傾する姿勢制御が行われる。

【００３３】図４に、２台の集電装置により集電を行っ
ている編成車体が、トンネル１６へ突入する時の模式図
を示す。集電装置１７ａ〜１７ｄと圧力センサ７ａ〜７
ｂおよびトンネル入口における位置関係を示す。この状
態で集電している集電装置は、編成の中程車体と後尾部
車体付近に搭載されている１７ｃと１７ｄである。車体
の進行方向の変更に合わせ、非集電時の集電装置１７は
ドーム２０内に格納されることにより、集電装置１７は
前述した配置となるように選択される。従って、圧力セ
ンサ７ａは集電装置１７より車体進行方向前側の車体屋
根上に搭載されるので、１つ以上複数個の圧力センサ７
ａと各集電装置１７との距離 ｌｃ , ｌｄ は、車体１
８の進行方向により一義的に決定され、車体の走行速度
ｖと駆動機構１３の動作時間ｔの積よりも大となるよう
に設定される（ｌｃ , ｌｄ ＞ｖ×ｔ）。即ち、図４に
示すように図面上左側へ進行する場合では、圧力センサ
７ａの出力信号を、駆動機構１３ｃ，１３ｄに送り込む
ことにより、集電装置１７ｃ，１７ｄの姿勢を制御す
る。同様に、図面上右側へ進行する場合では、圧力セン
サ７ｂの出力信号を、駆動機構１３ａ，１３ｂに送り込
むことにより、集電装置１７ａ，１７ｂの姿勢を制御す
る。

【００３４】図５に、制御装置９内で演算処理される集
電装置１７の姿勢制御のための動作フローチャートを示
す。

【００３５】駆動装置１７を姿勢制御量θは、例えば圧
力センサ７ａの出力値の関数 ｆ（Ｐi）で与えられると
する。圧力センサ７ａの出力Ｐiが基準値Ｐｏを越えた
時点でトンネル突入を確認し集電装置の姿勢制御を開始
する。集電装置１７に角度θの姿勢制御を与えるための
駆動装置６の目標駆動量ｘkは、ドーム２０内の台座と
車体１８の結合部の回転中心から台座と連結した駆動装
置６の作用点までの距離をｌとすれば、ｘk ≒ｌ×θで
与えられる。ただし、演算時間の簡易化のためθ≦５°
以下の場合とする。θ≧５°の場合は、ｘk≒l × sin
θ として演算する。圧力センサ７の出力信号から駆動
装置６の目標駆動量ｘkを算出できる。よって、明り区
間を走行中の駆動装置６の初期位置の値をｘiとし、駆
動装置６のある時刻の位置をｘjとすると、駆動装置６
の目標駆動位置はｘkであるため、駆動装置６の実際の
駆動量ｘpは、ｘp ＝ ｘk−（ｘj−ｘi）で与えられ
る。

【００３６】以下に、車体１８がトンネル１６へ突入
し、突出するまでに行われる集電装置１７の制御手順を
次に説明する。同様に、車体１８のトンネル１６内での
すれ違いの場合も、ほぼ同じ手順で姿勢制御が行われ
る。まず、圧力センサ７の出力信号がしきい値を超過し
た場合、車体１８がトンネル１６へ突入または車体のす
れ違いであると判断する。圧力センサ７ａがトンネル１
６へ突入または、すれ違いが開始した時間から集電装置
１７ｃ，１７ｄがトンネル１６へ突入または、相手車体
に搭載された集電装置のすれ違いをするまでの時間遅れ
ｔ1 を、圧力センサ７ａと集電装置１７の間の距離 ｌ
ａ, ｌｂおよび、その時の車体１８の速度情報１４から
算出する。そして、各集電装置に対する時間遅れ ｔ1
を経た後、駆動装置６を移動量 ｘp だけ駆動させ、集
電装置１７に車体１８の進行方向に角度θの姿勢制御を
行う。

【００３７】姿勢制御が完了した直後に、集電装置１７
は、トンネル１６へ突入または、すれ違いをする。集電
装置１７の姿勢制御完了後から、所定の時間 ｔ0 を経
たら集電装置１７の姿勢を制御する前の状態（θ≒０）
に戻す。その後、車体１８のトンネル１６からの突出を
圧力センサ７ａの出力の変化から判断する。姿勢制御の
開始前と同様に、集電装置１７がトンネル１６から突出
までの時間遅れ ｔ2を、圧力センサ７と集電装置１７の
間の距離 ｌｃ, ｌｄ と、その時の車体１８の速度情報
１４または、路線情報１５から算出する。時間遅れｔ2
を経た後、集電装置１７ｃ，１７ｄの姿勢をトンネル１
６へ突入時と同様に、集電体３に生じる揚力変動が小さ
くなるように姿勢制御する。姿勢制御が完了し、所定の
時間ｔ0 を経た後、集電装置１７の姿勢を制御する前の
状態（θ≒０）に戻す。以上の順序を経ることにより、
トンネル１６への突入、突出時およびすれ違い時の集電
装置１７ｃ，１７ｄの姿勢制御が行われる。

【００３８】車体のトンネル１６への突入、突出の検知
は、車体１８に備えられた１つ以上複数個の圧力センサ
７からの出力信号に限らず、車体１８の速度情報１４や
路線情報１５から算出される場合や、車体１８の所定の
位置に備えられたトンネル自身を検知するセンサの出力
信号、および地上に配置されたセンサからの出力信号で
あっても良い。例えば、トンネル自身を検出するセンサ
として、モニタにより車体進行方向前方を監視し、画像
処理によるパターン認識により、トンネル自身を検知す
る方法を用いてもよい。尚、車体１８の進行方向の変更
に伴う圧力センサ７、集電装置１７等の切り替えは、始
発駅または、終着駅にて実施する。

【００３９】図６に、本発明による第２の実施例を示
す。本実施例は、絶縁体４と車体１８との接合部である
旋回機構２３を回転中心にし、その中心から架線までの
距離を半径とする曲率と、すり板２の給電体１に接触す
る面の曲率を同程度としたものである。特に、駆動装置
６の先端が絶縁体４と導電体５を支持し、その一部に回
転中心を有する部材２２に結合しているため、なめらか
に回転動作させることができる。すり板２の下部に設け
られたバネ機構２１は、給電体１の上下の変位に、すり
板２を追従させるための機構である。すり板２の給電体
１側の曲率を図示したように曲率半径ｒからなる円弧状
にすることにより、トンネル１６を検知した後に集電装
置１７を姿勢制御させたとしても、すり板２が給電体１
から離れることがなく安定した集電を行うことができ
る。

【００４０】図７、図８に本発明の第３の実施例を示
す。本実施例は前記代１の実施例に対し集電体の形状が
異なる。図７は集電体の斜視図、図８はその翼形状の車
体進行方向に沿った断面を示す。図６に示すように、集
電体３は絶縁体４に支持されている。このため、集電体
３の車体１８側を通過する空気の流れは絶縁体４により
抵抗を受け減速し、集電体３の給電体１側を通過する流
れの方が速く両者の間に速度差が生じる。その結果、集
電体３に給電体１を押し上げる方向に揚力が作用する。
この傾向は、車体１８が高速で走行するほど顕著にな
る。従って、本実施例では、集電体３の断面形状を給電
体１側から車体１８側へ揚力を作用させるように車体側
に凸状とした翼型断面形状とすると同時に集電体３の給
電体１から車体１８側への投影面積を小さくしている。
これにより、集電体３と絶縁体４の接続部近傍での流速
低減に起因する架線を押し上げる方向に作用する揚力を
抑制し、集電体３から給電体１への過度の接触力を抑制
することが可能になる。

【００４１】図９、図１０に、本発明の第４の実施例を
示す。本実施例も、前記第３の実施例同様に集電体の形
状が異なる以外は前記第１の実施例とおなじである。給
電体１側からの俯瞰した集電体３の形状をＶ字型形状と
し、集電体３の車体進行方向２５に沿った断面形状が楕
円型形状である集電体３を装備したものである。集電体
３の投影面積は前記第３の実施例に比べさらに小さく
し、炭素繊維複合プラスチック（Ｃ−ＦＲＰ）材等で構
成することで、軽量化することにより、車体１８の高速
走行時の集電体３に生じる揚力をさらに小さくしするこ
とが可能となる。

【００４２】図１１、図１２に、本発明による第５の実
施例を示す。本実施例では、給電体１側から俯瞰した集
電体３の形状を、車体１８の進行方向に対して前後対称
とした略菱型形状とし、集電体３の車体進行方向に沿っ
た断面形状を楕円型としたものである。集電体３の断面
形状を楕円型にし給電体側、車体側とも同形状とするこ
とにより、集電体３の翼としての機能を阻害するので、
高速走行時でもに集電体３に働く揚力を小さくすること
ができる。

【００４３】図１３、図１４に、本発明の第６の実施例
を示す。本実施例では、給電体１側から俯瞰した集電体
３の形状が、略三角形状であり、その長手方向に対して
垂直な断面形状を翼型としたものである。前記第３〜第
５の実施例同様他の構成は前記第１実施例と同じであ
る。集電体３の断面形状を翼型にすることにより、集電
体３の下流の流れが３次元的に乱れにくい傾向にあるの
で、集電体３に生じる抗力を小さし、集電体３に加わる
ピッチモーメントを低減することが可能となる。

【００４４】図１５、図１６に、本発明の第７の実施例
を示す。本実施例は、第２の実施例に対し絶縁体と導電
体の形状が異なる。以下、絶縁体と導電体の形状に関す
る実施例では、他の構成は前記第２の実施例と同じであ
る。図１５に斜視図を示し、図１６に側面図を示す。図
１５における一点鎖線は、絶縁体の最大径（絶縁体の
笠）を軸方向に結んだものであり、二点鎖線は、最小径
（絶縁体の軸部）を軸方向に結んだ絶縁体を示すもので
ある。本実施例では、絶縁体４と導電体５の間隔を大き
くすることなく低騒音化を図るために、集電体３を支持
する絶縁体４の形状を、車体１８の進行方向に対して略
十字型形状としたものである。これにより、集電装置１
７の格納または、姿勢制御を行う時に導電体５下部より
車体１８側へ接続されているケーブル２４の変位を抑制
することが可能となる。集電体３を通過した流れと、絶
縁体４を通過した流れが干渉することによって、集電装
置１７の低騒音化が図られる。

【００４５】更に、絶縁体４の形状を３次元化すること
により、絶縁体４の下流に空力騒音の発生原因と考えら
れている２次元性の強い流れ場の出現を防ぎ、集電装置
１７の低騒音化を図ることができる。また、他の方法と
して、絶縁体４の形状を略十字型形状とする代わりに、
導電体５の形状を略十字型形状としても同様の効果が得
られる。

【００４６】図１７、図１８に本発明による第８の実施
例を示す。図１７に車体進行方向から見た絶縁体４の正
面図を示し、図１８にその側面図を示す。本実施例では
前記第７の実施例の形状に対し、絶縁体４の形状を長手
方向の中央部が全周に渡って両端部より大きいものとし
た。これにより、絶縁体４の下流に空力騒音の発生原因
と考えられている２次元性の強い流れ場の出現を防ぎ、
集電装置１７の低騒音化を図ることができる。

【００４７】また、他の方法として、絶縁体４の形状を
図１７、図１８に示される様な形状とする代わりに、導
電体５の形状を図１７、図１８に示される様な形状とし
ても同様の効果が得られる。

【００４８】前記第７及び第８実施例に示すように集電
装置の低騒音化は、絶縁体を通過した気流が２次元性の
強い流れ場を形成しないようにすることによって達成さ
れる。従って、絶縁体の下流に２次元性の強い流れ場を
形成しないような絶縁体及び／又は導電体とすればよ
い。このような観点の絶縁体及び／又は導電体の形状と
して図１９〜図２５の態様のものがある。

【００４９】図１９は前記第８実施例の絶縁体の形状に
対し中央部の径を小さくしたもの、図２０はＳ−Ｓ断面
を基準径とし、所々に基準径より大径の部分を配置した
もの、図２１は、図２０に対し大径部の間に基準径の部
分を備えるもの、図２２は図２０の大径部を密に配置し
たもの、図２３は長手方向の中央部分に両端付近に比べ
大径で所定範囲同一径としたもの、図２４は基準径に対
し小径となる部分を密に備えるもの、図２５は長手方向
中央部が両端付近に比べ小径で所定範囲同一径としたも
のである。

【００５０】上記図１９〜図２５の態樣は、絶縁体及び
／又は導電体の長手方向の形状に対するものであるが、
その断面形状は図２６〜図２８のいずれかに示すものを
用いればよい。尚、図２６〜図２８の傾斜部３０は傘間
が同一径の部分の断面にはない。

【００５１】図２９に、本発明による第９の実施例を示
す。車体寸法等から集電装置１７に使用される絶縁体４
の全長が十分取れず、隣り合う碍子傘部ロッド２７の間
隔が雨滴等による短絡の可能性がある場合の例であり、
図２９に示すように、隣り合う碍子傘部ロッド２７の径
を、大径１００mm,小径７０mmとし、大小組み合わせて
用いた。雨滴による短絡を防ぐため、隣あう碍子傘間の
距離ｄは５０ｍｍとした。

【００５２】

【発明の効果】本発明によれば、高速走行時に集電体に
作用する定常の揚力変動を小さくし且つ、低騒音形状で
ある集電体を装備した集電装置とすることにより、車体
のトンネル突入、突出および、トンネル内での車体のす
れ違い時に集電体に作用する急激な揚力変動を抑制する
ことができるので、安定した集電性能を得ることが可能
となる。

【００５３】さらに、上記の低騒音形状の集電体の曲率
を最適化したすり板を用いることにより集電体の架線へ
の追従特性を良好にすることができるので、高速走行で
の安定集電が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による第１実施例の集電装置の一実施例
を示す正面図である。

【図２】本発明による第１実施例の集電装置を搭載した
高速車体の屋根上の斜視図である。

【図３】本発明による第１実施例の集電装置の姿勢制御
機構を説明する構成図正面図である。

【図４】本発明による第１実施例の集電装置を搭載した
編成車体とトンネルとの位置関係を示す一模式図であ
る。

【図５】本発明による第１実施例の集電装置の制御手順
の一例を示すフローチャートである。

【図６】本発明による第２実施例の集電装置の断面図で
ある。

【図７】本発明による第３実施例の集電部形状の斜視図
である。

【図８】図７のＡ−Ａ断面図である。

【図９】本発明による第４実施例の集電部形状を示す架
線側からの俯瞰図である。

【図１０】図１０のＡ−Ａ断面図である。

【図１１】本発明による第５実施例の集電部形状を示す
架線側から見た俯瞰図である。

【図１２】図１１のＡ−Ａ断面図である。

【図１３】本発明による第６実施例の集電部形状を示す
斜視図である。

【図１４】図１３のＡ−Ａ断面図である。

【図１５】本発明による第７実施例の絶縁体の斜視図で
ある。

【図１６】本発明による第７実施例の絶縁体の側面図で
ある。

【図１７】本発明による第８実施例の絶縁体の正面図で
ある。

【図１８】図１７の側面図である。

【図１９】本発明による絶縁体の他の態様を示す正面図
である。

【図２０】本発明による絶縁体の他の態様を示す正面図
である。

【図２１】本発明による絶縁体の他の態様を示す正面図
である。

【図２２】本発明による絶縁体の他の態様を示す正面図
である。

【図２３】本発明による絶縁体の他の態様を示す正面図
である。

【図２４】本発明による絶縁体の他の態様を示す正面図
である。

【図２５】本発明による絶縁体の他の態様を示す正面図
である。

【図２６】本発明による絶縁体の径方向断面図である。

【図２７】本発明による絶縁体の径方向断面図である。

【図２８】本発明による絶縁体の径方向断面図である。

【図２９】本発明による第９の実施例を示す正面図であ
る。

【符号の説明】

１…給電体、２…すり板、３…集電体、４…絶縁体、５
…導電体、６…駆動装置、７…圧力センサ、８…動アン
プ、９…制御装置、１０…サーボアンプ、１１…サーボ
弁、１２…油圧源、１３…駆動機構、１４…速度情報、
１５…路線情報、１６…トンネル、１７…集電装置、１
８…車体、１９…レール、２０ドーム、２１…ばね機
構、２２…支持部材、２３…旋回機構、２４…ケーブ
ル、２５…車体の進行方向を示す矢印、２６…碍子軸部
ロッド、２７…碍子傘部ロッド、３０…傾斜部。

フロントページの続き (72)発明者 飯田 明由 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 池川 昌弘 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 服部 守成 山口県下松市東豊井794番地 株式会社日 立製作所笠戸工場内

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】給電体から電力を集電する集電部を備える
   ものであって、前記集電部の車体に対する迎角を調整す
   る姿勢制御手段を備えることを特徴とする姿勢制御付集
   電装置。
2. 【請求項２】給電体から電力を集電する集電部と、該集
   電部を車体に対して絶縁支持する絶縁体と、給電体に対
   して集電部を追従させるための追従手段と、前記集電部
   で集電した電力を車体側へ供給する導電部とを備える集
   電装置において、前記集電部の車体に対する迎角を調整
   する姿勢制御手段と、前記姿勢制御手段を制御する制御
   装置を備えることを特徴とする姿勢制御付集電装置。
3. 【請求項３】前記制御装置は、集電部に作用する揚力変
   動情報に基づき、姿勢制御手段を制御することを特徴と
   する請求項１又は２記載の姿勢制御付集電装置。
4. 【請求項４】給電体から電力を集電する集電部と、該集
   電部を車体に対して絶縁支持する絶縁体と、給電体に対
   して集電部を追従させるための追従手段と、前記集電部
   で集電した電力を車体側へ供給する導電部とを備える集
   電装置において、前記集電部の車体に対する迎角を調整
   する姿勢制御手段と、前記姿勢制御手段を制御する制御
   装置を備え、前記姿勢制御手段は集電部に作用する揚力
   変動情報に基づき、前記集電部の迎角を小さくすること
   を特徴とする姿勢制御付集電装置。
5. 【請求項５】前記集電部は、給電体に接触する摺り板を
   備えるものであって、前記摺り板の給電体側の曲率が、
   前記姿勢制御手段の回転中心から給電体までの距離を半
   径とする曲率と同程度であることを特徴とする請求項１
   乃至４のいずれか記載の姿勢制御付集電装置。
6. 【請求項６】前記集電装置より走行方向前側の車体の所
   定の位置に１つ以上複数個配置され、前記集電部に作用
   する揚力変動情報を検知するための圧力センサを備える
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか記載の姿勢
   制御付集電装置。
7. 【請求項７】前記集電部に作用する揚力変動情報は、前
   記集電装置より走行方向前側の車体の所定の位置に配置
   された１つ以上複数個の圧力センサの出力信号が少なく
   とも１つしきい値を越えることにより求められることを
   特徴とする請求項３又は４記載の姿勢制御付集電装置。
8. 【請求項８】前記集電部に作用する揚力変動情報は、速
   度情報、車体の運行状況および路線情報から算出される
   ものであることを特徴とする請求項３又は４記載の姿勢
   制御付集電装置。
9. 【請求項９】前記集電部に作用する揚力変動情報は、前
   記集電装置より進行方向前側の車体の所定の位置に配置
   されたトンネル自身を検知する１つ以上複数個のセンサ
   からの出力信号であることを特徴とする請求項３又は４
   記載の姿勢制御付集電装置。
10. 【請求項１０】給電体から電力を集電する集電部と、該
    集電部を車体に対して絶縁支持する絶縁体と、給電体に
    対して集電部を追従させるための追従手段と、前記集電
    部で集電した電力を車体側へ供給する導電部とを備える
    集電装置において、前記給電体から前記車体側へ揚力が
    作用するように、前記集電部の給電体長手方向の垂直断
    面形状を非対称凸型としたことを特徴とする集電装置。
11. 【請求項１１】給電体から電力を集電する集電部と、該
    集電部を車体に対して絶縁支持する絶縁体と、給電体に
    対して集電部を追従させるための追従手段と、前記集電
    部で集電した電力を車体側へ供給する導電部とを備える
    集電装置において、前記集電部は前記給電体側から俯瞰
    した形状が三角形状で且つ、その頂点が車体の進行方向
    前側であり、給電体長手方向の断面形状を翼型形状とし
    たことを特徴とする集電装置。
12. 【請求項１２】給電体から電力を集電する集電部と、該
    集電部を車体に対して絶縁支持する絶縁体と、給電体に
    対して集電部を追従させるための追従手段と、前記集電
    部で集電した電力を車体側へ供給する導電部とを備える
    集電装置において、前記集電部は前記給電体から俯瞰し
    た形状が菱型形状で且つ、給電体長手方向の断面形状を
    楕円形状としたことを特徴とする集電装置。
13. 【請求項１３】給電体から電力を集電する集電部と、該
    集電部を車体に対して絶縁支持する絶縁体と、給電体に
    対して集電部を追従させるための追従手段と、前記集電
    部で集電した電力を車体側へ供給する導電部とを備える
    集電装置において、前記集電部は前記給電体から俯瞰し
    た形状が菱型形状で且つ、給電体長手方向の断面形状を
    楕円形状としたことを特徴とする集電装置。
14. 【請求項１４】給電体から電力を集電する集電部と、該
    集電部を車体に対して絶縁支持する絶縁体と、給電体に
    対して集電部を追従させるための追従手段と、前記集電
    部で集電した電力を車体側へ供給する導電部とを備える
    集電装置において、前記集電部は前記給電体側から俯瞰
    した形状がＶ字型で且つ、その頂点が車体の進行方向前
    側であり、給電体長手方向の断面形状を楕円形状とした
    ことを特徴とする集電装置。
15. 【請求項１５】給電体から電力を集電する集電部と、該
    集電部を車体に対して絶縁支持する絶縁体と、給電体に
    対して集電部を追従させるための追従手段と、前記集電
    部で集電した電力を車体側へ供給する導電部とを備える
    集電装置において、前記絶縁体及び／又は導電部は、軸
    部と、その軸部の軸方向所定位置に円盤状の張出し部を
    複数備えるものであって、前記軸部は軸部の両端付近の
    径を基準径としてこの基準径に対し大きい部分を有する
    ことを特徴とする集電装置。
16. 【請求項１６】給電体から電力を集電する集電部と、該
    集電部を車体に対して絶縁支持する絶縁体と、給電体に
    対して集電部を追従させるための追従手段と、前記集電
    部で集電した電力を車体側へ供給する導電部とを備える
    集電装置において、前記絶縁体及び／又は導電部は、軸
    部と、その軸部の軸方向所定位置に円盤状の張出し部を
    複数備えるものであって、前記軸部は軸部の両端付近の
    径を基準径としてこの基準径に対し小さい部分を有する
    ことを特徴とする集電装置。
17. 【請求項１７】給電体から電力を集電する集電部と、該
    集電部を車体に対して絶縁支持する絶縁体と、給電体に
    対して集電部を追従させるための追従手段と、前記集電
    部で集電した電力を車体側へ供給する導電部とを備える
    集電装置において、前記絶縁体及び／又は導電部は、軸
    部と、その軸部の軸方向所定位置に円盤状の張出し部を
    複数備えるものであって、車体進行方向の断面形状が、
    略十字形状であることを特徴とする集電装置。
18. 【請求項１８】前記集電部の車体に対する迎角を調整す
    る姿勢制御手段と、前記姿勢制御手段を制御する制御装
    置を備えることを特徴とする請求項１０乃至１７のいず
    れか記載の集電装置。
19. 【請求項１９】前記制御装置は、集電部に作用する揚力
    変動情報に基づき、姿勢制御手段を制御することを特徴
    とする請求項１８記載の姿勢制御付集電装置。
20. 【請求項２０】前記姿勢制御手段は、集電部に作用する
    揚力変動情報に基づき、前記集電部の迎角を小さくする
    ことを特徴とする請求項１８記載の姿勢制御付集電装
    置。